วงจรซิเตรตเป็นวงจรของปฏิกิริยาทางชีวเคมีที่ทำหน้าที่สลายสารอินทรีย์ กระบวนการนี้ฝังอยู่ในเมตาบอลิซึมโดยรวมและใช้เวลามากกว่าครึ่งหนึ่งของการผลิตพลังงานในนั้น หากวงจรซิเตรตบกพร่องอาจมีไมโทคอนดริโอพาธี
วงจรซิเตรตคืออะไร?
ในสิ่งมีชีวิตที่เซลล์มีนิวเคลียสวัฏจักรซิเตรตเกิดขึ้นในเมทริกซ์ไมโทคอนเดรียของเซลล์ วัฏจักรซิเตรตเป็นเส้นทางการย่อยสลายของการเผาผลาญและด้วยเหตุนี้จึงมีบทบาทสำคัญในการเผาผลาญของเซลล์ เรียกอีกอย่างว่า กรดมะนาว วัฏจักรและสอดคล้องกับวัฏจักรของปฏิกิริยาทางชีวเคมี จุดศูนย์กลางของวัฏจักรซิเตรตคือการเกิดออกซิเดชันซึ่งสารจะถูกย่อยสลายโดยการปลดปล่อยอิเล็กตรอน ใน กรดมะนาว วัฏจักรสารอินทรีย์จะถูกย่อยสลายด้วยวิธีนี้เพื่อจัดหาผลิตภัณฑ์ขั้นกลางสำหรับการสังเคราะห์ทางชีวภาพ ในสิ่งมีชีวิตที่เซลล์มีนิวเคลียสวัฏจักรซิเตรตจะเกิดขึ้นในเมทริกซ์ไมโทคอนเดรียของเซลล์ ในสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ ทั้งหมดมีการแปลในไซโทพลาสซึม เมื่อวัฏจักรซิเตรตเกิดขึ้นในลำดับย้อนกลับเรียกว่าวัฏจักรซิเตรตแบบลดลง วัฏจักรซิเตรตที่ลดลงดังกล่าวมีอยู่ตัวอย่างเช่นในการดูดซึมของ คาร์บอน ในร่างกายของต่างๆ แบคทีเรีย. วงจรซิเตรตมีชื่อเรียกว่าซิเตรตซึ่งเรียกว่าแอนไอออนของ กรดมะนาว. Hans A.Krebs เป็นคนแรกที่อธิบายวัฏจักรซิเตรตดังนั้นวัฏจักรนี้จึงเรียกอีกอย่างว่าวัฏจักรเครบส์
ฟังก์ชั่นและงาน
วัฏจักรซิเตรตเป็นตัวกลางสำหรับสิ่งมีชีวิตของมนุษย์ในการสร้างส่วนประกอบอินทรีย์ นอกจากนี้ยังให้พลังงานแก่มนุษย์ทั้งทางตรงและทางอ้อมในรูปแบบทางชีวเคมี เส้นทางการย่อยสลายของการเผาผลาญโปรตีนไขมันและคาร์โบไฮเดรตพบในวงจรซิเตรตในรูปแบบของการกระตุ้น กรดน้ำส้ม. ในระหว่างการสลายน้ำตาลไขมันและ กรดอะมิโนacetyl-CoA ถูกสร้างขึ้นเป็นผลิตภัณฑ์ขั้นกลาง acetyl-CoA นี้ถูกย่อยสลายเป็น CO2 และ H2O ในวัฏจักรกรดซิตริก ขั้นตอนแรกคือการควบแน่น ดังนั้นโมเลกุล C-2 ของ acetyl-CoA จึงควบแน่นพร้อมกับโมเลกุล C-4 เพื่อสร้างซิเตรตคือโมเลกุล C-6 C-6 ซิเตรตนี้ถูกย่อยสลายแล้ว การย่อยสลายเกิดขึ้นภายใต้ความแตกแยกของ CO2 สองเท่าและก่อให้เกิดสารประกอบ C-4 succinate ตามด้วยการเกิดออกซิเดชันในสองขั้นตอน ดังนั้นสารประกอบ C-4 จึงกลายเป็น oxaloacetate และสามารถเริ่มวงจรใหม่ได้ หลังจากแต่ละรอบจะมีสารตกค้างของอะซิทิลคือ C-2 อีกหนึ่งโมเลกุล สอง CO2 โมเลกุล แต่ละคนออกจากวงจร หนึ่งโมเลกุล C-4 แต่ละโมเลกุลถูกใช้ไปในกระบวนการสร้างโมเลกุล C-6 หนึ่งโมเลกุล เมื่อครบวงจรเท่านั้นที่จะสามารถสร้างกลับมาได้อีกครั้ง เมื่อวงจรเสร็จสมบูรณ์แล้วจะส่งผลให้เกิดการออกซิเดชั่นของอะซิเตทเป็น น้ำ และ คาร์บอน ไดออกไซด์. แต่ละขั้นตอนของปฏิกิริยาเกิดขึ้นโดยการให้น้ำ การคายน้ำ, dehydrogenation และ decarboxylation เมื่อพิจารณาถึงสาขาทั้งหมดของวงจรซิเตรตอาจกล่าวได้ว่าวัฏจักรเชื่อมต่อกับเมแทบอลิซึมทั้งหมด ดังนั้นวัฏจักรนี้ยังทำหน้าที่ในการเตรียมเส้นทางการเผาผลาญของอะนาโบลิก พลังงานจะได้รับจากการคายน้ำทั้งสี่อย่างของ alpha-ketoglutarate, isocitrate, malate และ succinate การให้พลังงานนี้เกิดจากการออกซิเดชั่นที่ HCO2 ได้รับซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของห่วงโซ่การหายใจ ในห่วงโซ่ทางเดินหายใจพลังงานนี้จำเป็นต้องใช้เป็นส่วนหนึ่งของฟอสโฟรีเลชันออกซิเดชั่นเพื่อผลิต ATP จาก อะดีโนซีน ไดฟอสเฟต. ดังนั้นการเกิดออกซิเดชันในวงจรซิเตรตจึงควบคู่ไปกับการรับพลังงานในห่วงโซ่การหายใจ ประมาณครึ่งหนึ่งของปฏิกิริยาทั้งหมดสำหรับการผลิตพลังงานในการเผาผลาญจึงเกิดขึ้นผ่านวงจรซิเตรต
โรคและความผิดปกติ
ความผิดปกติและความเสียหายต่อ mitochondria เรียกอีกอย่างว่าไมโตคอนเดรียโอพาธี ในความผิดปกติดังกล่าววัฏจักรซิเตรตไม่สามารถเกิดขึ้นได้ตามปกติ พลังงานจึงไม่ได้รับการจัดหาอย่างเพียงพอในรูปแบบของ ATP อีกต่อไป ผู้ป่วยจึงรู้สึกอ่อนแออ่อนเพลียและเหนื่อยล้า โรคไมโตคอนเดรียสามารถถ่ายทอดทางพันธุกรรมหรือได้มาจากอิทธิพลของสิ่งแวดล้อม มักจะมีความสัมพันธ์ระหว่างสองรูปแบบ ตัวอย่างเช่นรูปแบบที่สืบทอดมามักจะไม่มีอาการจนกว่าอิทธิพลของสิ่งแวดล้อมจะเริ่มเริ่มมีอาการ ปัจจุบันเซลล์ได้รับพลังงานไม่เพียงพอถือเป็นสาเหตุที่เป็นไปได้ของโรคเกี่ยวกับระบบประสาทต่างๆโรคมะเร็ง และโรคหัวใจและหลอดเลือดยังเกี่ยวข้องกับการเผาผลาญของเซลล์ที่ถูกรบกวนในแง่ของความผิดปกติของไมโทคอนเดรีย ขึ้นอยู่กับว่ากระบวนการใดในไฟล์ mitochondria ถูกรบกวนมี คุย ของโรคไมโทคอนเดรียที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่นหาก ไพรู การย่อยสลายถูกรบกวน ร้อน of กลูโคส ไม่สามารถเกิดขึ้นได้อย่างเพียงพออีกต่อไปและผลิตภัณฑ์สุดท้ายของการเผาไหม้กลูโคสเช่นไกลโคไลซิสไม่สามารถโยกย้ายเข้าสู่วงจรซิเตรตได้ ส่วนใหญ่ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นก่อนด้วยการกลายพันธุ์ในการถ่ายทอดทางพันธุกรรมแบบ X-linked semidominant อย่างไรก็ตามอาจมีโรคไมโตคอนเดรียที่มีผลกระทบอื่น ๆ ต่อวัฏจักรซิเตรตด้วย Acetyl-CoA ได้รับการประมวลผลเพิ่มเติมในวัฏจักรจากไกลโคไลซิส นี่คือขั้นตอนสุดท้ายของการเผาไหม้คาร์โบไฮเดรตซึ่งเกิดขึ้นก่อนห่วงโซ่ทางเดินหายใจ หากกระบวนการนี้ถูกรบกวนตัวอย่างเช่นการขาดคีโตกลูตาเรตดีไฮโดรจีเนสเช่นการขาดเอนไซม์ การขาด fumarase อาจเป็นสาเหตุที่เป็นไปได้ mitochondrial pathologies แสดงออกใน กรดแลคติก เกินซึ่งจะเกิดจาก ไพรู ความแออัดที่ต้นน้ำของวงจรซิเตรต อาการมักเป็นข้อร้องเรียนทางกล้ามเนื้อและระบบประสาท mitochondrial pathologies แตกต่างกันไปตามจำนวนของการกลายพันธุ์ mitochondriaแต่มักจะดำเนินไปอย่างรวดเร็ว ปัจจุบันไม่มีแนวทางการรักษาเชิงสาเหตุที่สามารถใช้เป็นแนวทางในการรักษาได้ มาตรการเฉพาะการรักษาตามอาการ.
